基于非均勻參考場的電阻抗圖像重建算法研究.pdf

1、近幾十年來，電阻抗層析成像技術(shù)(EIT)由于其成本低，非侵入，無輻射，成像速度快等優(yōu)良特性受到國內(nèi)外科研人員的廣泛關(guān)注，取得了飛速發(fā)展，并應(yīng)用于工業(yè)和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
　　目前，大部分研究是基于均勻場作為參考場進(jìn)行圖像重建，而在實(shí)際應(yīng)用中，比如多相流檢測和生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，很難獲得電導(dǎo)率均勻分布的參考場的測量數(shù)據(jù)。本文作者主要針對非均勻場作為參考場的圖像重建問題進(jìn)行研究，提出了新的方法：參考電導(dǎo)率擬合法和梯度方法，用來解決有關(guān)圖像

2、重建的問題，提高了重建圖像的質(zhì)量。
　　本文提出了參考電導(dǎo)率擬合法，通過對比場與參考場邊界電壓的比較，計算最優(yōu)的擬參考電導(dǎo)率，并與相對電導(dǎo)率分布相乘，獲得擬絕對電導(dǎo)率分布圖像。然后，利用擬絕對電導(dǎo)率分布計算出精度更高的氣液二相流的空泡率，這驗(yàn)證了圖像重建精度的提高；另外，提出了梯度方法，用于準(zhǔn)確確定場域內(nèi)的目標(biāo)物邊界，這有利于在目標(biāo)物邊界區(qū)域內(nèi)部重建精度更高的圖像。本文做了大量的基于非均勻參考場的仿真研究和水槽實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了電阻抗正

3、問題和逆問題的求解，部分過程和結(jié)果會在文中展示；作者還引入了常用的評定標(biāo)準(zhǔn)，用來評估新方法的正確性和相對誤差，并與傳統(tǒng)方法進(jìn)行了比較。
　　參考電導(dǎo)率擬合法是一種方便有效的新方法，本文的實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明它不需要獲得背景電導(dǎo)率，便可以求出與場域平均電導(dǎo)率接近的擬參考電導(dǎo)率，新方法計算出的絕對電導(dǎo)率圖像接近真實(shí)，另外，與將背景電導(dǎo)率作為參考電導(dǎo)率進(jìn)行圖像重建的傳統(tǒng)方法相比，相對誤差大致相同，這使得電阻抗成像技術(shù)在無法獲得背景電導(dǎo)率時

4、得到應(yīng)用。用該方法求出的電阻抗分布推出了精度更高的氣液二相流的空泡率，驗(yàn)證了新方法可以提高圖像重建的質(zhì)量。
　　仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)論一致表明，梯度方法不依賴先驗(yàn)知識，便可以將目標(biāo)物完整地包含在目標(biāo)物區(qū)域，且精度較高；而傳統(tǒng)的閾值方法需要合理的選取閾值，當(dāng)取得合適閾值時，精度較高，然而若閾值取的過高，估計的邊界有可能不能完整包含目標(biāo)物，造成嚴(yán)重后果。梯度方法對于圖像重建的貢獻(xiàn)在于可以劃定更小的完整包含目標(biāo)物的區(qū)域，以重建出區(qū)域內(nèi)部精度更